Des chercheurs d'Iéna ont produit une lumière laser à large bande dans l'infrarouge moyen à l'aide de fibres optiques remplies de liquide. L'expérience a produit la preuve d'une nouvelle dynamique des solitons hybrides, des ondes lumineuses temporellement et spectralement stationnaires résultant des caractéristiques uniques du cœur liquide.

Les chercheurs ont pompé un guide d'ondes hybride avec un ultrarapide, impulsion laser intense et produit un spectre lumineux très large dans le proche et moyen infrarouge (1,1 m à 2,7 m) non visible à l'œil humain. En raison des caractéristiques uniques du noyau de fibre liquide, l'impulsion lumineuse est décomposée en solitons, une multitude d'ondes lumineuses de différentes longueurs d'onde. Les solitons forment une source lumineuse supercontinue avec des applications possibles en imagerie médicale, technologie de mesure et spectroscopie. L'équipe de chercheurs de l'Institut Leibniz de technologie photonique (Leibniz IPHT) à Iéna et ses collaborateurs ont publié les résultats de leurs travaux dans la revue Communication Nature .

Le couplé, l'impulsion lumineuse ultrarapide se décompose en solitons en raison d'interactions non linéaires avec la matière dans la fibre optique. Dans le cas de fibres à âme liquide, cela signifie que la densité optique du liquide à l'intérieur du noyau change de manière significative avec l'intensité de la lumière incidente. Cependant, peu de matériaux présentent des effets optiques non linéaires tout en produisant une transmission lumineuse suffisante dans le domaine spectral infrarouge. Mario Chemnitz, scientifique à Leibniz IPHT et premier auteur de la publication, explique l'effet inhabituel comme suit :"Le noyau de la fibre est rempli de disulfure de carbone, un composé chimique liquide à très haut indice de réfraction. Si nous couplons la lumière polarisée dans le noyau, les molécules de sulfure de carbone s'orientent le long du champ électromagnétique de la lumière. En raison de cette orientation moléculaire, la densité optique - et donc la propagation de la lumière dans la fibre - dépend de l'intensité de la lumière laser."

Effet mémoire optique

Une caractéristique unique du sulfure de carbone est que les molécules s'orientent avec un certain retard. Si l'impulsion lumineuse laser incidente est beaucoup plus courte que le temps nécessaire aux molécules pour s'orienter dans le champ optique, les chercheurs peuvent observer une spéciale, dynamique retardée des solitons résultants. Cela a été prédit en 2010, mais ce n'est que maintenant que les scientifiques pouvaient fournir des preuves expérimentales et une description théorique exacte des processus. Mario Chemnitz décrit ce phénomène comme un « effet mémoire » optique du liquide. Cette caractéristique unique des noyaux de fibres liquides réduit les fluctuations de la bande passante spectrale de la source lumineuse supercontinuum et fait des fibres à noyau liquide une alternative plus stable aux sources lumineuses à large bande connues basées sur des fibres optiques fabriquées à partir de verres spéciaux.